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专题6
第一单元　化学反应速率与反应限度
课时2　化学反应的限度　化学平衡状态
化学反应与能量变化
1．了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。
2．能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。
3．体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。
活动一：认识可逆反应
1．回顾氯气与水的反应，哪些证据可以说明该反应不能反应完全，即反应具有一定的限度？领悟可逆反应的概念。
2．一定条件下，许多反应有一定限度，反应物不能完全转化为生成物，请你根据所学知识，列举具有一定限度反应的案例。
常温下，在0.1 mol/L CH3COOH溶液中，大约只有1%的醋酸分子电离成离子，醋酸的电离有一定的限度吗？用电离方程式表示醋酸的电离过程。
【答案】 工业合成氨的反应、二氧化硫的催化氧化反应都具有一定的限度，属于可逆反应。
【归纳总结】 可逆反应的特点
活动二：实验探究化学反应的限度
FeCl3溶液和KI溶液在常温下能发生如下反应：
2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2
1．取5 mL 0.1 mol/L KI溶液，向其中加入1 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液，振荡，观察实验现象。
2．继续向上述溶液中加入2 mL苯，充分振荡后静置，观察实验现象。然后，用分液漏斗分液。
3．取下层溶液，重复步骤2的操作2～3次，将下层溶液分装在两支洁净的试管中，向其中一支试管中滴加5～6滴15%硫氰化钾(KSCN)溶液，观察并比较两支试管中溶液的颜色(KSCN溶液遇到Fe3+变为红色，该反应可用于检验溶液中的Fe3+)。
填写下表，通过该实验，你能得出什么结论？
实验步骤 实验现象 实验结论或反应
向KI溶液中加入FeCl3溶液并振荡
向充分反应后的溶液中加入苯，振荡，静置
溶液由黄色变为棕黄色
2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2
溶液分层，上层变为紫红色
碘被萃取到有机层中
实验步骤 实验现象 实验结论或反应
分液，取下层溶液，重复萃取2～3次，将下层溶液分为2份，向其中一份中滴加KSCN溶液
实验结论
溶液变为红色
溶液中存在Fe3+
Fe3+与I－的反应有一定的限度，不能完全反应
活动三：化学平衡状态
1．理论分析化学反应限度与平衡状态的建立。
(1) 事实表明，许多反应是可逆的，在同一条件下向正反应方向进行的同时，也在向逆反应方向进行。对于一般的可逆反应，请你描述随着反应的进行，反应物浓度、生成物浓度的变化趋势。
【答案】 随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大。
(2) 在一定条件下，正反应速率等于逆反应速率，反应物浓度和生成物浓度不再改变的状态叫作化学平衡状态。对于一般的可逆反应，在坐标系中画出正、逆反应速率随反应时间变化的曲线图。
【答案】
2．以Fe3+与 I－的反应为例，分析反应中离子浓度变化和正、逆反应速率变化，画出反应过程中正、逆反应速率与反应时间的关系曲线，学习平衡状态的概念。
【答案】 开始时，Fe3+和I－的浓度都很大，正反应速率较大，逆反应速率为0，随着反应的进行，反应物的浓度下降，正反应速率逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。当正、逆反应速率相等时，反应物、生成物的浓
度不再变化，即反应达到化学平衡状态。
3．探究平衡状态与平衡标志。
(1) 根据理论探究，达到平衡时，正反应速率和逆反应速率是相等的，反应速率不再变化，那么此时反应物、生成物的浓度会变化吗？正、逆反应速率均为0吗？
【答案】 达到平衡状态时，正、逆反应速率不变，反应物、生成物的浓度也不再变化，但正、逆反应仍在进行，正、逆反应速率均不为0。
(2) 化学平衡的本质特征是什么？为什么说化学平衡是动态平衡？平衡状态一般有什么特点或标志？
【答案】 化学平衡的本质特征是v(正)＝v(逆)≠ 0，由于反应仍在进行，所以化学平衡是一种动态平衡。外界条件一定时，平衡时一般各组分的百分含量一定(不是相等)；体积一定时，各物质的浓度不再变化，体系颜色不再变化。
【归纳总结】
(1) 化学平衡状态判断“三关注”。
①关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容；
②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；
③关注特殊情况，是否有固体参与反应或生成，或固体的分解反应。
(2) 不能作为平衡标志的四种情况。
①反应组分的物质的量之比等于方程式中相应物质的化学计量数之比；
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
1. 下列说法正确的是(　　)
A. 当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应物转化率最大
B. 化学平衡状态指的是反应物和生成物浓度相等时的状态
C. 达到化学平衡时，正、逆反应速率均为零
D. 可以通过延长化学反应的时间来改变反应限度
1
A
【解析】 当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应物的转化率最大，A正确；化学平衡状态指的是反应物和生成物浓度不再变化时的状态，不一定相等，B错误；化学平衡是动态平衡，达到化学平衡时，同种物质的正、逆反应速率相等但不等于零，C错误；不能通过延长反应的时间来改变反应的限度，但是可以通过改变温度、压强等影响平衡的条件来改变反应限度，D错误。
2．(教材习题)一定条件下，某可逆反应的v正、v逆变化曲线如图。下列说法正确的是 (　　)
A．t1时刻，反应逆向进行
B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率
C．t3时刻，达到反应进行的限度
D．t4时刻，反应不处于平衡状态
2
B
【解析】 由图可知，t1时刻，v正＞v逆，反应正向进行，A错误；t2时刻，v正＞v逆，B正确；t3时刻，v正≠v逆，未达到反应进行的限度，C错误；t4时刻，v正＝v逆，反应处于平衡状态，D错误。
A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率
B．在上述条件下，SO2不可能100%转化为SO3
C．提高反应时的温度，可以实现SO2的完全转化
D．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度
3
C
【解析】 催化剂能加快反应速率，提高单位时间内的产量，提高生产效率，A正确；可逆反应有限度，反应物不能完全转化为产物，B正确，C错误；通过调控温度、压强等条件，可以实现平衡的移动，提高反应进行的程度，D正确。
3
A．该反应的ΔS＜0
B．20 min后，反应停止
C．0～20 min内，v(H2)＝0.02 mol/(L·min)
D．反应在14 min时达到化学平衡状态
4
C
4
5
C
【解析】 各物质的物质的量成比例，不能说明反应已经达到化学平衡状态，A错误；消耗SO2与生成SO3均表示正反应，不能说明反应已经达到化学平衡状态，B错误；反应中各物质的百分组成不变，能说明反应已经达到化学平衡状态，C正确；v生成(O2)∶v生成(SO3)＝1∶2时，才能说明反应已经达到化学平衡状态，D错误。
5
6
A
【解析】 采用极值法分析，若氧气全部反应，则N2、O2和N2O的浓度分别为1.0 mol/L、0、4.0 mol/L，若N2O(g)全部反应，则N2、O2和N2O的浓度分别为5.0 mol/L、 2 mol/L、0，所以1.0 mol/L＜c(N2)＜5.0 mol/L、0＜c(O2)＜2.0 mol/L、0＜c(N2O)＜4.0 mol/L，反应不可能完全转化，所以只有c(O2)＝1.5 mol/L 符合题意，故选A。
6
7
实验
序号 温度/℃ 时间/min
0 10 20 30 40 50 60
1 800 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2 800 1.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
3 820 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
(1) 在实验1、2中，有一个实验使用了催化剂。请利用表中数据判断哪个实验使用了催化剂，并说明理由：__________________________ ______________________________________。
(2) 根据表中数据可知，实验3一定达到化学平衡状态的时间是______(填字母)。
A．10 min后　　　B．20 min后　　　　　C．30 min后
7
实验2使用了催化剂。其他条件相同时，实验2的反应速率大于实验1
C
【解析】 其他条件相同，相同时间内，实验2中A的浓度减小的快，说明反应速率快。(2) 实验3中，30 min后A的浓度不再变化，说明30 min时反应已经达到平衡状态。
8．(教材习题)某温度时，在2 L容器中发生A、B两种气态物质的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。请分析图中数据，回答下列问题。
8
(1) 该反应的化学方程式为____________。
(2) 反应开始至4 min，A的平均反应速率为___________________。
(3) 4 min时，反应______(填“已”或“未”)达到化学平衡状态；8 min时，正反应速率______(填“＞”“＜”或“＝”)逆反应速率。
0.05 mol/(L·min)
未
＝
(1) 3～9 min内，v(H2)＝_________mol/(L·min)。
9
0.125
(2) 能说明上述反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3) 平衡时CO2的转化率为________。
(4) 平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是________。
(5) 一定温度下，9 min时v逆(CH3OH)______(填“＞”“＜”或“＝”)3 min时v正(CH3OH)。
9
D
75%
30%
＜

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